CosmeticOBS - L'Observatoire des Cosmétiques
25 mars 2015Ingrédients

Le PCA ou acide L-pyrrolidone carboxylique - Partie 2 Ajouter à mon portfolio
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Dans cette seconde partie, nous aborderons les preuves d’efficacité de cet ingrédient, les éléments de formulation, ainsi qu’une revue de l’état de l’art, c’est-à-dire un inventaire assez complet des différents types de PCA disponibles et de leurs effets. Nous traiterons également d'une série un peu particulière, des esters lipophiles sur la base du PCA, comme la Ceramidone™, sorte d’esters physiologiques car biomimétiques.

Temps de lecture : ~ 13 minutes

Quelques preuves d’efficacité du PCA

Cette molécule a fait l’objet de très nombreuses études concernant son efficacité. Ce chapitre ne fait qu’en résumer quelques-unes.

Il existe de très nombreuses démonstrations de l’effet hydratant du PCA. Dans ce tableau (figure 5), vous trouverez un exemple d‘évaluation de ces propriétés par Cornéomètrie, une des techniques de référence pour évaluer cet effet, même si ce n’est pas la plus adaptée. En effet, le caractère électrolytique de la molécule ne la prédispose pas très bien à ce mode d’évaluation.

Au-delà ce cet effet, d’autres techniques permettent de compléter ces observations. À titre d’exemple, regardons l’effet du PCA sur les lipides épidermiques.

Principe : la néosynthèse des lipides est évaluée par comptage radioactif d’acétate radiomarqué incorporé dans les différents lipides épidermiques de disques de peau humaine entière en culture. Dans les conditions expérimentales de ces tests, on constate une forte augmentation sur la synthèse des lipides totaux épidermiques.

Dans une autre étude, on s’intéresse plus particulièrement à la comparaison des activités du L-PCA comparativement à de l’acide gluconique sur la maturation de la filaggrine. L’effet des produits à l’essai sur la maturation des filaggrines est évalué par une analyse en Western Blot (Marquage spécifique des filaggrines matures (38kDa) par un anti-corps monoclonal anti-filaggrine et révélation par chimiluminescence). Le test a été réalisé sur des épidermes reconstruits placés dans un milieu de culture spécifique et cultivés à 37° C. Après 7 heures d’incubation, le milieu de culture est retiré et remplacé par un milieu frais contenant ou non les deux produits à l’essai, à deux concentrations.

Le PCA en formulation

Au-delà de son utilisation comme agent hydratant dans les cosmétiques de soin, certaines propriétés de cette molécule sont à prendre en considération dans le processus de formulation. Les sels de PCA, molécules résultant de l'association d'un oligo-élément avec l'Acide pyrrolidone carboxylique, se distinguent par leur caractère électrolytique, induisant un comportement spécifique en formulation. De ce fait, des précautions seront à prendre en formulation. Les sels de PCA ont une préférence pour les milieux légèrement acides et seront plus stables dans une fourchette de pH allant de 4,0 à 7,0. En dehors de ces valeurs, ils se dissocient pour former un précipité.

Si ses propriétés électrolytiques en font une substance intéressante dans des applications spécifiques, comme la stabilisation des émulsions à base de tensioactifs siliconés, à l’inverse, ces mêmes propriétés en feront une substance délicate à formuler en présence de systèmes formulaires susceptibles au comportement des électrolytes. Les problèmes sont avant tout des questions de compatibilité avec les gélifiants utilisés en formulation. Au sein même des sels de PCA, il existe des variations de comportement en formulation liées à leur degré de covalence. Il conviendra donc de différencier les sels de PCA monovalents et divalents.

Les gélifiants à privilégier sont les gommes végétales et biotechnologiques, compatibles aussi bien avec les PCA monovalents que divalents. Dans cette famille, on retrouve les gommes xanthane, gellane, carraghénates, sclérotium, la cellulose et ses dérivés, l'alginate de sodium, l'amidon. L’utilisation de gélifiants polymériques de synthèse type carbomers et certains acrylates devra faire l’objet d’une attention particulière.

Dans les émulsions, le comportement électrolytique des sels de PCA conduira au même problème que classiquement, variable avec les émulsions de type H/E anioniques et cationiques, meilleure avec les émulsions non ioniques. Dans les émulsions E/H, ils auront un effet plutôt bénéfique, pouvant même se substituer avantageusement à tout ou partie des sels couramment employés comme le sulfate de magnésium ou bien le chlorure de sodium. L’intérêt dans les systèmes siliphyles a déjà été mentionné précédemment.

Tout comme la majorité des électrolytes, les sels de PCA sont susceptibles d'interagir avec certaines molécules contenues dans les extraits végétaux. Il s'agit de molécules ayant un poids moléculaire important, comme les tanins, les protéines, les mucilages et certains autres polysaccharides végétaux. Ces incompatibilités conduisent à une variation de couleur ou la formation d'un précipité.

Le PCA sous toutes ses formes

Expert dans le domaine du PCA, UCIB - Groupe Solabia propose une large gamme de molécules (oligo-éléments, acides aminés, alcools gras) associées à ce vecteur physiologique. Ces très nombreux dérivés de PCA ont des actions différentes et complémentaires. En voici quelques exemples.

 1. PCA et oligo-éléments

• PCA DE SODIUM : Nalidone®. Action : physio-hydratant de référence.
• PCA DE POTASSIUM :
> Kalidone®. Actio : physio-régulateur et hydratant.
> Aquaregul K®. Action : Hydratant "Triple action", osmorégulateur du flux hydrique intra et extracellulaire.
• PCA DE MAGNESIUM :
> Magnolidone®. Action : physio-énergisant, spécial antifatigue cutanée.
> Mg-Relax®. Action : complexe Yin-Yang anti-stress, soin mixte relaxant et régénérant, prévention de l'apparition des premiers signes visibles du vieillissement.
• PCA DE CALCIUM : Calcidone®. Action : physio-restructurant, spécial peaux agressées.
• PCA DE ZINC : Zincidone®. Action : physio-séborégulateur des peaux grasses.
• PCA DE CUIVRE : Cuivridone®. Action : physio-séborégulateur des peaux grasses, à coupler au PCA de zinc.
• PCA DE MANGANESE : Mangalidone®. Action : physio-protecteur mitochondrial, optimisation des défenses naturelles de la peau.
• PCA D’ALUMIMIUM : Aludone®. Action : physio-astringent, spécial peau sensible.
• ASSOCIATION DE PCA : Physiogényl®. Action : catalyseur physiologique oligo-minéral, véritable petit-déjeuner de la peau.

 2. PCA et acides aminés

• PCA D’ARGININE :
> Argidone® 50. Action : = physio-régénérant, activateur des réactions métaboliques.
> Argisens®. Action : amplificateur biologique du plaisir sensoriel.
• PCA DE LYSINE : Lysidone®. Action : physio-régénérant, renforcement de la protection des métabolismes cellulaires cutanés.

 3. PCA et alcools : voir ci-dessous Les Physio-Ester®.

 4. Physio-complexes

• BUTYLENE GLYCOL (AND) OCTYLDODECYL PCA (AND) MENTHYL PCA : Cryogenyl ®. Action : Physio-actif rafraîchissant et restructurant.

Esters de l’acide pidolique, les Physio-Ester®

Pour terminer, signalons des dérivés lipides du PCA qui constituent de véritables physio esters, car biomimétiques sur la base de la molécule de PCA. Il s’agit d’esters gras obtenus par estérification de l’acide pidolique avec des alcools gras conduisant à des molécules originales.

Procédé d'obtention

Les Physio-Esters® sont obtenus par estérification du L-PCA avec un alcool gras présentant une longueur de chaîne carbonée linéaire ou ramifiée comprise entre C12 et C22.

Leur fabrication est réalisée à partir d'un procédé breveté de synthèse par micro-ondes. Cette synthèse qualifiée de douce, pour l'opposer à celle obtenue par des solvants organiques (toluène…), fait appel aux propriétés spécifiques des micro-ondes qui, en optimisant la réactivité des substrats après échauffement (par un apport d'énergie au niveau moléculaire), favorisent l'élimination de la vapeur d'eau formée.

Composés intégralement de chaînes grasses saturées, les Physio-Esters® sont très stables à l'oxydation.
Par ailleurs, ils présentent une excellente tolérance cutanée et oculaire.
Il en existe plusieurs variétés dans cette gamme de dérivés lipophiles du PCA.

Les Physio-Esters® se caractérisent principalement par leur toucher non gras et leurs propriétés d'étalement. Ils permettent de formuler des préparations tant émulsionnées qu’anhydres avec des touchers particuliers.
Par ailleurs, la structure bi-lipidique de ces dérivés leur confère par biomimétisme des activités sur la restructuration de la barrière cutanée. C’est ainsi que le Céramidone® permet de stimuler la synthèse des lipides totaux et notamment des céramides 2.

Ces dérivés ont des propriétés assez spécifiques au cas par cas. C’est par exemple le cas de Laurydone® pour son effet hydratant.

Ou de MYRISTIDONE® pour son effet sur les problématiques des peaux grasses.

Ou encore de WAXIDONE®, un remarquable substitut des cires et huiles végétales pour en améliorer le toucher. L'association optimisée de l'ester laurique et béhénique du L-PCA permet également d'augmenter le point de rupture des rouges à lèvres et des fonds de teint compacts tout en leur conservant une texture fondante.

Pour finir, signalons une association originale et exclusive intégrant le PCA. Il s’agit de Saniskin® (Solabia – nom INCI  : Propanediol (and) Water (and) Polygonum cuspidatum root extract (and) Myristyl alcohol (and) PCA), qui est l’alliance de deux molécules sélectionnées pour leurs actions complémentaires contre la peau grasse à tendance acnéique : le Myristyl PCA (obtenu par estérification de l’acide L-pyrolidone carboxylique et de l’alcool myristique), la δ-viniférine et d’autres polyphénols résultant d’un processus biotechnologique de bioconversion à partir d’un extrait de Renouée du Japon (Polygonum cuspidatum). SANISKIN® offre une approche multiparamétrique en ciblant quatre des cinq piliers essentiels pour lutter contre la peau grasse : modulation de l’activité de la glande sébacée, protection de la qualité du sébum contre l’oxydation, limitation de la prolifération de Propioniacnes et réduction de l’inflammation cutanée.

Depuis sa découverte en 1882, l'acide pyrrolidone carboxylique a donc connu une prestigieuse évolution, comme en témoignent les quelque 10 000 publications dédiées à ce jour au PCA et à ses dérivés. À ce jour, il constitue toujours un élément central de la formulation de spécialités hydratantes, et il est assez probable que les moyens d’évaluation actuels vont nous permettre de découvrir de nouvelles propriétés pour cet ingrédient remarquable.

Cette contribution est possible grâce à la collaboration gracieuse du groupe Solabia .

Créé en 1972, le Groupe Solabia conçoit et fabrique des molécules et des principes actifs pour les industries cosmétiques, pharmaceutiques et nutraceutiques, des peptones et des hydrolysats de protéines pour les bio-industries et des réactifs de diagnostics microbiologiques pour les laboratoires agroalimentaires, cosmétiques, pharmaceutiques et de l'environnement. Le Groupe Solabia possède un ensemble cohérent de savoir-faire complémentaires tels que : la biotechnologie, la chimie fine, l’extraction végétale et la microbiologie. Le département cosmétique du groupe Solabia, décodeur de tendances, a construit des solutions intégrées basées sur un expertise scientifique bien différenciée et convergente (biotechnologie, chimie fine et extraction), en développant des actifs et concept-formules. On citera entre autre Science du PCA (PCA, sels et esters) développée par l’entité UCIB du groupe Solabia.
Nous remercions tout particulièrement Jean-François Molina qui nous a aidés dans la réalisation de cette contribution. Jean-François est actuellement Directeur commercial & marketing au sein du groupe Solabia, Il a obtenu son diplôme d'ingénieur en biotechnologie à l'Université d'Aix-Marseille et sa maîtrise en Marketing de l'Innovation produit en 1989. Depuis près de 25 ans au sein du groupe Solabia, il a occupé successivement le poste de responsable Export, responsable Marketing et supervise aujourd'hui globalement les activités commerciales et marketing des filiales du groupe Solabia, aux USA, en Allemagne et au Brésil.

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